смесь для выплавки стали в электродуговой печи с получением сырьевого материала для цинковой промышленности
Классы МПК: | C22B7/02 переработка летучей пыли C21C5/52 получение стали в электрических печах |
Автор(ы): | Ламухин Андрей Михайлович (RU), Зинягин Геннадий Алексеевич (RU), Скуридин Фёдор Леонидович (RU), Козлов Павел Александрович (RU), Паньшин Андрей Михайлович (RU), Дюбанов Валерий Григорьевич (RU), Грудинский Павел Иванович (RU), Леонтьев Леопольд Игоревич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое Акционерное Общество "Выксунский металлургический завод" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-05-23 публикация патента:
10.11.2014 |
Изобретение относится к электросталеплавильному производству, в частности к составу смеси для выплавки стали в электродуговой печи. Смесь содержит, мас.%: пыль системы газоочистки электродуговой печи 60-90 и коксовую мелочь 10-40. Изобретение позволяет получить сырьевой материал для цинковой промышленности в виде обогащенной пыли электродуговой печи с содержанием цинка, соответствующего требованиям технических условий. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 пр.
Формула изобретения
1. Смесь для выплавки стали в электродуговой печи с получением сырьевого материала для цинковой промышленности, включающая пыль системы газоочистки электродуговой печи и коксовую мелочь, отличающаяся тем, что компоненты используются в следующем соотношении, мас.%:
пыль системы газоочистки электродуговой печи | 60-90 |
коксовая мелочь | 10-40 |
2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что она используется во время довалки металлолома в электропечь в количестве 2-4% от веса готового металла.
3. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что уловленную пыль электродуговой печи для увеличения содержания в ней цинка используют при выплавке стали многократно.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электросталеплавильному производству, а именно к составу смеси для выплавки стали в электродуговой печи с получением сырьевого материала для цинковой промышленности.
Известна смесь в виде брикета для получения цинкового полупродукта при выплавке чугуна [патент РФ № 2365640, опубл. 27.08.2009], включающая материал, содержащий углерод, железо и цинк, а также связующее, в которой в качестве материала, содержащего углерод, железо и цинк, используют шламы доменной газоочистки, а в качестве связующего - цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%:
шламы доменной газоочистки | 82-96 |
цемент | 4-18 |
Недостатками данной смеси являются:
- относительно высокая себестоимость получаемой смеси, связанная с необходимостью ее брикетирования;
- необходимость включения цемента, который повышает вязкость шлака, что осложняет регламентный ход металлургического процесса и, в частности, замедляет дистилляционные процессы перехода цинка из смеси в пыль ваграночной плавки;
- применение смеси менее эффективно при производстве чугуна из-за относительно низких температур по отношению к сталеплавильным процессам, что затрудняет полное извлечение цинка из смеси;
- низкое содержание цинка в смеси требует многократного количества циклов плавок для получения сырьевого материала для цинковой промышленности;
Наиболее близким аналогом изобретения является смесь в виде брикета для выплавки стали [патент РФ № 2352649, опубл. 20.04.2009], включающая железосодержащий и цинксодержащий материалы, восстановитель и связующее. В качестве железосодержащего материала использовали окалину черных металлов, цинксодержащего материала - пыль электросталеплавильного производства, в качестве восстановителя - отсевы коксика, а в качестве связующего - ковшевой шлак электросталеплавильного производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:
пыль газоочистки электросталеплавильного производства | 30-70 |
окалина черных металлов | 1-25 |
отсевы коксика | 1-15 |
ковшевой шлак электросталеплавильного производства | 5-45 |
Недостатками данной смеси являются:
- относительно высокая себестоимость получаемой смеси, связанная с необходимостью ее брикетирования;
- повышенное содержание вредных примесей в смеси за счет включения в состав ковшевого шлака;
- относительно низкое содержание цинксодержащего материала - пыли электродуговой печи при включении в смесь окалины черных металлов, которую целесообразно утилизировать известными более экономичными способами (агломерация+доменная плавка).
Задачей предлагаемого изобретения является утилизация цинксодержащих отходов электросталеплавильного производства с получением сырьевого материала для цинковой промышленности, соответствующего Техническим условиям «Цинксодержащие шламы» (Приложение 1).
Техническим результатом предлагаемого изобретения является:
- получение сырьевого материала для цинковой промышленности в виде уловленной пыли с высоким содержанием цинка, удовлетворяющего Техническим условиям «Цинксодержащие шламы»;
- эффективная утилизация цинксодержащих отходов электросталеплавильного производства;
- возможность получения сырьевого материала для цинковой промышленности за один цикл переработки первичной пыли электродуговой печи (ЭДП);
- относительно низкая себестоимость получаемой смеси, связанная с отсутствием необходимости в ее брикетировании.
Предложенная смесь отличается также тем, что в ней отсутствуют уменьшающие долю цинксодержащей составляющей в смеси компоненты, которые затрудняют ведение металлургического процесса, замедляют дистилляционные процессы перехода цинка в пыль и повышают содержание вредных примесей в металле. Применение ее при выплавке стали, где развиваются температуры до 1650°C, приводит к практически полному восстановлению и извлечению цинка из смеси и его переходу во вновь образовавшуюся обогащенную цинком пыль.
Технический результат достигается тем, что смесь для выплавки стали в электродуговых печах с получением сырьевого материала для цинковой промышленности, содержащую пыль электродуговой печи и коксовую мелочь, согласно изобретению используют в следующем соотношении компонентов, мас.%:
пыль электродуговой печи | 60-90 |
коксовая мелочь | 10-40 |
Заявляемые пределы соотношения компонентов подобраны экспериментальным путем.
Пыль газоочистки электродуговой печи вводится в состав смеси как цинксодержащая составляющая, причем при использовании менее 60% не достигается получение материала, по содержанию цинка соответствующего техническим условиям «Цинксодержащие шламы» из-за недостаточного содержания цинка в исходной смеси, а при увеличении более 90% материал также не соответствует указанным техническим условиям из-за неполного восстановления цинка из исходной пыли ЭДП.
Коксовая мелочь введена в качестве восстановителя, причем при введении более 40% возможно сильное науглероживание стали и снижение производительности печи в связи с окислением избыточно введенного в сталь углерода, а также уменьшение доли цинксодержащей составляющей в смеси, приводящее к несоответствию техническим условиям «Цинксодержащие шламы» полученного материала для цинковой промышленности; при снижении концентрации коксовой мелочи менее 10% количество вводимого углерода недостаточно для восстановления цинка из исходной пыли ЭДП.
Для установления пределов соотношения компонентов в смеси было проведено 5 контрольных экспериментов при выплавке стали в ЭДП вместимостью 150 тонн (Таблица 1). Смесь, упакованную в биг-бегах, присаживали в электропечь после расплавления 75 тонн металлолома в момент довалки из первой корзины в количестве 2-4% от веса готового металла. Предварительными экспериментами было показано, что использование смеси в количестве более 4% приводит к снижению технико-экономических показателей печи (увеличивается расход электроэнергии на выплавку тонны стали и время нахождения металла под током), а применение менее 2% смеси не приводит к требуемому техническими условиями содержанию цинка в пыли. В контрольных экспериментах присаживали смесь в количестве 3% от веса готового металла. Смесь располагали на дне довалочной корзины под слоем металлолома для предотвращения уноса смеси в систему газоочистки.
Содержание цинка в загружаемой пыли газоочистки электродуговой печи составляло 12%.
Пример 1.
Состав шихты:
пыль электродуговой печи | 90% |
коксовая мелочь | 10% |
Получена пыль с содержанием цинка 15%, что соответствует минимуму, установленному техническими условиями «Цинксодержащие шламы».
Пример 2.
Состав смеси:
пыль электродуговой печи | 60% |
коксовая мелочь | 40% |
Получена пыль с содержанием цинка 15%, что соответствует минимуму, установленному техническими условиями «Цинксодержащие шламы».
Пример 3.
Состав смеси:
пыль электродуговой печи | 75% |
коксовая мелочь | 25% |
Получена пыль с содержанием цинка 25%, что соответствует установленным техническим условиям «Цинксодержащие шламы».
Пример 4.
Состав смеси:
пыль электродуговой печи | 98% |
коксовая мелочь | 2% |
Получена пыль с содержанием цинка 12%, что не соответствует установленным Техническим условиям «Цинксодержащие шламы». Использование пыли ЭДП для увеличения содержания в ней цинка при данном соотношении с коксовой мелочью не привело к росту содержания цинка во вновь полученной пыли.
Пример 5.
Состав смеси:
пыль электродуговой печи | 40% |
коксовая мелочь | 60% |
Получена пыль с содержанием цинка 14%, что также не соответствует установленным Техническим условиям «Цинксодержащие шламы».
Использование коксовой мелочи в избыточном количестве привело одновременно к неконтролируемому науглероживанию металла.
Таблица 1 | ||
Результаты переработки пыли ЭДП с различным соотношением компонентов | ||
№ примера | Соотношение пыль ЭДП / коксовая мелочь | Содержание Zn, % |
1 | 98/2 | 12 |
2 | 90/10 | 15 |
3 | 75/25 | 25 |
4 | 60/40 | 15 |
5 | 40/60 | 14 |
Для дальнейшего увеличения содержания цинка уловленная пыль может быть многократно использована. В таблице 2 представлены данные, показывающие, как влияет количество циклов переработки пыли ЭДП на содержание в ней цинка при соотношении компонентов пыли ЭДП и коксовой мелочи 90/10.
Таблица 2 | |
Изменение содержания цинка к пыли ЭДП в зависимости от количества циклов ее переработки при соотношении пыли ЭДП и коксовой мелочи 90/10 | |
Количество циклов | Содержание Zn, % |
1 | 15 |
2 | 26 |
3 | 35 |
4 | 42 |
5 | 48 |
Класс C22B7/02 переработка летучей пыли
Класс C21C5/52 получение стали в электрических печах